Ang "ZVS driver" (Zero Voltage Switching) ay isang napaka-simple at samakatuwid ay medyo karaniwang low-voltage generator. Ito ay binuo gamit ang isang simpleng pamamaraan, at ang kahusayan ng solusyon na ito ay maaaring umabot sa 90% o mas mataas. Upang tipunin ang aparato, sapat na ang isang choke, isang pares field effect transistors, apat na resistors, dalawang diodes, dalawang zener diodes, at isang gumaganang oscillating circuit na may midpoint sa coil. Magagawa mo nang wala ang gitnang punto, at pag-uusapan natin ito mamaya.
Makakakita ka ng maraming pagpapatupad ng circuit na ito sa network, kabilang ang mga induction heater, induction cooker, high-voltage transformer, at simpleng high-frequency voltage converter. Ang circuit ay kahawig ng Royer generator, ngunit hindi ito isa. Tingnan natin kung paano gumagana ang scheme na ito.
Kapag ang kapangyarihan ay inilapat sa circuit, ang kasalukuyang ay nagsisimulang dumaloy sa mga drains ng parehong field-effect transistors, sa parehong oras ang mga capacitance ng gate ay sinisingil sa pamamagitan ng mga resistors. Dahil ang mga field effect transistors ay hindi ganap na magkapareho, ang isa sa mga ito (halimbawa Q1) ay bubukas nang mas mabilis at nagsisimulang magsagawa ng kasalukuyang, habang ang gate ng iba pang transistor Q2 ay pinalabas sa pamamagitan ng diode D2, na kung saan ay ligtas na nakasara.
Dahil kasama ang scheme oscillatory circuit, ang boltahe sa drain ng closed field-effect transistor Q2 ay unang tumataas, ngunit pagkatapos ay bumababa, na dumadaan sa zero, sa sandaling ito ang gate ng open field-effect transistor Q1 ay mabilis na naglalabas, at ang unang bukas na transistor Q1 ay nakabukas na ngayon off, at dahil sarado na ito, ang alisan ng tubig nito ay hindi na zero, at ang gate ng pangalawang transistor Q2 ay mabilis na na-recharge sa pamamagitan ng risistor, at ang pangalawang transistor Q2 ay bubukas na ngayon, habang inilalabas ang gate ng transistor Q1 sa pamamagitan ng diode D1 .
Pagkatapos ng kalahating panahon, ang lahat ay paulit-ulit nang eksakto sa kabaligtaran - ang pangalawang transistor ay magsasara, at ang una ay magbubukas, atbp. Sa ganitong paraan, ang sinusoidal self-oscillations ay lilitaw sa circuit. Nililimitahan ng Choke L1 ang kasalukuyang supply at pinapakinis ang maliliit na switching surge.
Madaling mapansin na ang pag-off ng parehong field-effect transistors ay nangyayari sa zero boltahe sa kanilang mga drains, kapag ang kasalukuyang sa loop coil ay maximum, na nangangahulugan na ang paglipat ng mga pagkalugi ay pinaliit, at kahit na may kapangyarihan ng aparato na 1 kW (halimbawa, para sa), kailangan lamang ng mga susi ng maliliit na radiator. Ipinapaliwanag nito ang mahusay na katanyagan ng pamamaraang ito.
Ang dalas ng mga self-oscillations ay madaling kalkulahin gamit ang formula f = 1/(2π*√[L*C]), dahil ang inductance ng primary winding (kung ginagamit ang isang transpormer na koneksyon) at ang capacitance ng capacitor form isang circuit na may sariling resonant frequency. Mahalagang tandaan na ang amplitude ng mga oscillations ay magiging humigit-kumulang 3.14 (Pi) beses na mas malaki kaysa sa supply boltahe.
Dito tipikal na bahagi na ginagamit para sa pagpupulong: limang-wat 470 Ohm resistors upang limitahan ang kasalukuyang singilin ang mga gate; dalawang 10 kOhm resistors para sa paghila ng mga gate sa minus; Zener diodes para sa 12, 15 o 18 volts, upang maprotektahan ang mga gate mula sa paglampas sa pinahihintulutang boltahe; at UF4007 diodes para sa paglabas ng mga gate sa magkabilang braso ng circuit.
Ang mga field effect transistors na IRFP250 at IRFP260 ay angkop para sa ZVS driver na ito. Natural, kung kinakailangan karagdagang paglamig, kung gayon ang bawat transistor ay dapat na mai-install sa isang hiwalay na radiator, dahil ang mga transistor ay hindi gumana nang sabay-sabay. Kung mayroon lamang isang radiator, kung gayon ang paggamit ng mga insulating substrates ay sapilitan. Ang supply ng circuit ay hindi dapat lumampas sa 36 volts dahil sa normal na limitasyon ng gate.
Kung ang circuit ay walang midpoint, pagkatapos ay i-install lamang ang dalawang chokes sa halip na isa sa bawat braso, at ang operating mode ay nananatiling pareho, eksakto tulad ng sa isang throttle.
Samantala, ang mga produkto batay sa ZVS self-oscillating circuit na ito ay lumitaw na sa Aliexpress, parehong may isang inductor at may dalawa. Ang variant na may dalawang chokes ay lalong maginhawa bilang isang resonant power supply para sa heating inductors na walang midpoint.
Ang makapangyarihang MOSFET field-effect transistors ay mabuti para sa lahat, maliban sa isang maliit na nuance - madalas na imposibleng ikonekta ang mga ito nang direkta sa mga pin ng microcontroller.
Ito ay, una, dahil sa ang katunayan na pinahihintulutang agos para sa mga microcontroller pin ay bihirang lumampas sa 20 mA, at para sa napaka mabilis na paglipat Ang mga MOSFET (na may magandang harap), kapag kailangan mong napakabilis na singilin o i-discharge ang gate (na laging may kaunting kapasidad), ay nangangailangan ng mga alon na mas malaki ang pagkakasunod-sunod ng magnitude.
At, pangalawa, ang power supply ng controller ay karaniwang 3 o 5 Volts, na, sa prinsipyo, ay nagbibigay-daan sa direktang kontrol lamang ng isang maliit na klase ng field worker (tinatawag na logic level). At kung isasaalang-alang na kadalasan ang power supply ng controller at ang power supply sa iba pang bahagi ng circuit ay may karaniwang negatibong wire, ang klase na ito ay eksklusibong binabawasan sa N-channel na "logic level" na mga field device.
Ang isang paraan sa sitwasyong ito ay ang paggamit ng mga espesyal na microcircuits - mga driver, na tiyak na idinisenyo upang gumuhit ng malalaking alon sa pamamagitan ng mga gate ng field. Gayunpaman, ang pagpipiliang ito ay walang mga kakulangan nito. Una, ang mga driver ay hindi palaging magagamit sa mga tindahan, at pangalawa, ang mga ito ay medyo mahal.
Sa pagsasaalang-alang na ito, lumitaw ang ideya na gumawa ng isang simple, murang driver batay sa pulbos, na maaaring magamit upang kontrolin ang parehong mga aparatong field ng N-channel at P-channel sa anumang mga circuit na mababa ang boltahe, sabihin hanggang sa 20 volts , sa kabutihang palad, ako, tulad ng isang tunay na radio junkie, puno ng lahat ng uri ng electronic junk, kaya pagkatapos ng isang serye ng mga eksperimento ay ipinanganak ang scheme na ito:
- R 1 =2.2 kOhm, R 2 =100 Ohm, R 3 =1.5 kOhm, R 4 =47 Ohm
- D 1 - diode 1N4148 (glass barrel)
- T 1, T 2, T 3 - transistors KST2222A (SOT-23, pagmamarka ng 1P)
- T 4 - transistor BC807 (SOT-23, pagmamarka ng 5C)
Ang capacitance sa pagitan ng Vcc at Out ay sumisimbolo sa koneksyon ng isang P-channel field switch, ang capacitance sa pagitan ng Out at Gnd ay sumisimbolo sa koneksyon ng isang N-channel field switch (ang kapasidad ng mga gate ng mga field switch na ito).
Hinahati ng tuldok na linya ang circuit sa dalawang yugto (I at II). Sa kasong ito, ang unang yugto ay gumagana bilang isang power amplifier, at ang pangalawang yugto bilang isang kasalukuyang amplifier. Ang pagpapatakbo ng circuit ay inilarawan nang detalyado sa ibaba.
Kaya. Kung lalabas ang In input mataas na antas signal, pagkatapos ay bubukas ang transistor T1, magsasara ang transistor T2 (dahil ang potensyal sa base nito ay bumaba sa ibaba ng potensyal sa emitter). Bilang isang resulta, ang transistor T3 ay nagsasara, at ang transistor T4 ay bubukas at sa pamamagitan nito ang kapasidad ng gate ng konektadong field switch ay muling na-recharge. (Ang base current ng transistor T4 ay dumadaloy sa landas E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).
Kung ang isang mababang antas ng signal ay lilitaw sa input ng In, kung gayon ang lahat ay nangyayari sa kabaligtaran - ang transistor T1 ay nagsasara, bilang isang resulta kung saan ang base potensyal ng transistor T2 ay tumataas at ito ay bubukas. Ito naman ay nagiging sanhi ng transistor T3 upang i-on at transistor T4 upang i-off. Ang capacitance ng gate ng konektadong field switch ay recharged sa pamamagitan ng open transistor T3. (Ang base current ng transistor T3 ay dumadaloy sa landas na Vcc->T2->R4->B T3 ->E T3).
Iyon talaga ang buong paglalarawan, ngunit ang ilang mga punto ay malamang na nangangailangan ng karagdagang paliwanag.
Una, ano ang transistor T2 at diode D1 sa unang yugto? Napakasimple ng lahat dito. Ito ay hindi para sa wala na isinulat ko sa itaas ng mga landas para sa daloy ng mga base na alon ng mga output transistors para sa iba't ibang estado mga scheme. Tumingin muli sa kanila at isipin kung ano ang mangyayari kung walang transistor T2 na may harness. Sa kasong ito, ang transistor T4 ay maa-unlock ng isang malaking kasalukuyang (ibig sabihin ang base current ng transistor) na dumadaloy mula sa Out output sa pamamagitan ng bukas na T1 at R2, at ang transistor T3 ay maa-unlock ng isang maliit na kasalukuyang dumadaloy sa risistor R3. Magreresulta ito sa isang napakahabang nangungunang gilid ng mga pulso ng output.
Well, pangalawa, marami ang malamang na interesado sa kung bakit kailangan ang mga resistor R2 at R4. Sinaksak ko ang mga ito upang hindi bababa sa bahagyang limitahan ang peak current sa pamamagitan ng mga base ng mga output transistors, pati na rin upang sa wakas ay pantay-pantay ang nangunguna at trailing na mga gilid ng mga pulso.
Ang naka-assemble na aparato ay ganito ang hitsura:
Ang layout ng driver ay ginawa para sa mga bahagi ng SMD, at sa paraang madali itong maikonekta sa pangunahing board ng device (sa patayong posisyon). Iyon ay, sa pangunahing board maaari tayong magkaroon ng isang kalahating tulay o iba pang naka-install, at ang natitira na lang ay isaksak ito nang patayo sa board na ito sa mga tamang lugar mga board ng driver.
Ang mga kable ay may ilang mga kakaiba. Upang lubos na bawasan ang laki ng board, kinailangan naming "medyo mali" na ruta ang T4 transistor. Bago ito ihinang sa board, kailangan mong ibababa ito (may marka) at ibaluktot ang mga binti reverse side(sa board).
Tulad ng nakikita mo, ang tagal ng mga harap ay halos independyente sa antas ng boltahe ng supply at bahagyang higit sa 100 ns. Sa aking opinyon, medyo maganda para sa gayong disenyo ng badyet.
Mga Driver ng FET
MOSFET at IGBT transistor driver - mga device para sa pagkontrol ng malalakas na semiconductor device sa mga output stage ng mga converter enerhiyang elektrikal. Ginagamit ang mga ito bilang isang intermediate na link sa pagitan ng control circuit (controller o digital processor ng signal) at makapangyarihang mga elemento ng ehekutibo.
Ang mga yugto ng pag-unlad ng enerhiya (kapangyarihan) electronics ay natutukoy sa pamamagitan ng pag-unlad sa mga teknolohiya ng mga switch ng kuryente at ang kanilang mga control circuit. Ang nangingibabaw na direksyon sa power electronics ay ang pagtaas ng operating frequency ng mga converter na bahagi ng pagpapalit ng mga power supply. Ang pag-convert ng kuryente sa mas mataas na frequency ay nagbibigay-daan sa pagpapabuti ng mga partikular na katangian ng timbang at laki mga transformer ng pulso, capacitors at filter chokes. Ang mga dynamic at static na parameter ng mga power device ay patuloy na pinapabuti, ngunit ang makapangyarihang switch ay dapat ding epektibong kontrolin. Ang mga makapangyarihang high-speed driver ng MOSFET at IGBT transistors ay idinisenyo para sa balanseng interaksyon sa pagitan ng control circuit at ng mga yugto ng output. Ang mga driver ay may mataas na output currents (hanggang sa 9 A), maikling pagtaas, pagbagsak, mga oras ng pagkaantala at iba pang kawili-wili mga natatanging katangian. Ang pag-uuri ng driver ay ipinapakita sa Figure 2.15.
Figure 2.15 - Pag-uuri ng mga driver
Ang driver ay dapat magkaroon ng kahit isa panlabas na output(V push-pull circuits dalawa), na sapilitan. Maaari itong magsilbi bilang pre-pulse amplifier o direkta pangunahing elemento bilang bahagi ng pinagmulan ng pulso nutrisyon.
Bilang isang kinokontrol na aparato sa mga circuit ng kuryente para sa iba't ibang layunin bipolar transistors, MOS transistors at trigger-type device (thyristors, triacs) ay maaaring gamitin. Ang mga kinakailangan para sa isang driver na nagbibigay ng pinakamainam na kontrol sa bawat isa sa mga kasong ito ay iba. Driver bipolar transistor dapat kontrolin ang base current kapag naka-on at tiyakin ang resorption ng minority carriers sa base sa panahon ng turn-off stage. Ang maximum na mga halaga ng kasalukuyang kontrol ay naiiba nang kaunti mula sa mga average na halaga sa kaukulang agwat. Ang MOS transistor ay kinokontrol ng boltahe, gayunpaman, sa simula ng on at off na mga agwat, ang driver ay dapat na pumasa sa malalaking pulse currents ng pag-charge at pagdiskarga ng mga capacitor ng device. Ang mga trigger-type na device ay nangangailangan ng pagbuo ng isang maikling kasalukuyang pulso lamang sa simula ng switching interval, dahil ang pag-switch off (switching) para sa mga pinaka-karaniwang device ay nangyayari sa kahabaan ng pangunahing, at hindi ang control, electrodes. Ang lahat ng mga kinakailangang ito ay dapat matugunan sa isang antas o iba pa ng kaukulang mga driver.
Ang mga figure 2.16…2.18 ay nagpapakita karaniwang mga scheme pag-on sa bipolar at field-effect MOSFET transistors gamit ang isang transistor sa driver. Ang mga ito ay tinatawag na mga circuit na may passive switching off ng power transistor. Tulad ng makikita mula sa figure, ang istraktura ng mga circuit ng driver ay ganap na magkapareho, na ginagawang posible na gamitin ang parehong mga circuit upang makontrol ang mga transistor ng parehong uri. Sa kasong ito, ang resorption ng mga carrier na naipon sa istraktura ng transistor ay nangyayari sa pamamagitan ng isang passive element - isang panlabas na risistor. Ang paglaban nito, na pumipigil sa paglipat ng kontrol hindi lamang kapag naka-off, kundi pati na rin sa pagitan ng turn-on, ay hindi mapipili ng masyadong maliit, na naglilimita sa rate ng resorption ng singil.
Upang mapataas ang bilis ng transistor at lumikha ng mga high-frequency na switch, kinakailangan upang bawasan ang paglaban ng circuit ng pag-reset ng singil. Ginagawa ito gamit ang isang reset transistor, na naka-on lamang sa pagitan ng pag-pause. Ang kaukulang control circuit para sa bipolar at MOS transistors ay ipinakita sa Figure 2.17.
Sa kasalukuyan, ang MOSFET at IGBT transistors ay pangunahing ginagamit bilang high- at medium-power power switch. Kung isasaalang-alang natin ang mga transistor na ito bilang isang load para sa kanilang control circuit, kung gayon ang mga ito ay mga capacitor na may kapasidad na libu-libong picofarads. Upang buksan ang transistor, dapat na singilin ang kapasidad na ito, at kapag isinara, dapat itong i-discharge, at sa lalong madaling panahon. Ito ay kailangang gawin hindi lamang upang ang iyong transistor ay may oras upang gumana sa mataas na mga frequency. Kung mas mataas ang boltahe ng gate ng transistor, mas mababa ang resistensya ng channel para sa mga MOSFET o mas mababa ang boltahe ng saturation ng collector-emitter para sa mga transistor ng IGBT. Ang boltahe ng threshold para sa pagbubukas ng mga transistor ay karaniwang 2-4 volts, at ang maximum kung saan ganap na nakabukas ang transistor ay 10-15 volts. Samakatuwid, ang isang boltahe ng 10-15 volts ay dapat ilapat. Ngunit kahit na sa kasong ito, ang kapasidad ng gate ay hindi agad sisingilin at sa ilang oras ang transistor ay nagpapatakbo sa nonlinear na bahagi ng katangian nito na may mataas na paglaban sa channel, na humahantong sa isang malaking pagbagsak ng boltahe sa transistor at ang labis na pag-init nito. Ito ang tinatawag na manifestation ng Miller effect.
Upang mabilis na ma-charge ang kapasidad ng gate at mabuksan ang transistor, kinakailangan na ang iyong control circuit ay maaaring magbigay ng mas maraming charging current hangga't maaari sa transistor. Ang kapasidad ng gate ng transistor ay matatagpuan mula sa data ng pasaporte para sa produkto at kapag kinakalkula, dapat mong kunin ang Cvx = Ciss.
Halimbawa, kunin natin ang MOSFET transistor IRF740. Mayroon itong mga sumusunod na katangian na interesado sa amin:
Oras ng Pagbubukas (Rise Time - Tr) = 27 (ns)
Oras ng pagsasara (Fall Time - Tf) = 24 (ns)
Kapasidad ng Input - Ciss = 1400 (pF)
Pinakamataas na kasalukuyang Kinakalkula namin ang pagbubukas ng transistor bilang:
Tinutukoy namin ang pinakamataas na kasalukuyang pagsasara ng transistor gamit ang parehong prinsipyo:
Dahil karaniwang ginagamit namin ang 12 volts upang paganahin ang control circuit, tutukuyin namin ang kasalukuyang-limitadong risistor gamit ang batas ng Ohm.
Iyon ay, risistor Rg = 20 Ohm, ayon sa karaniwang serye ng E24.
Pakitandaan na hindi posible na kontrolin ang naturang transistor nang direkta mula sa controller. pinakamataas na boltahe na maaaring ibigay ng controller ay nasa loob ng 5 volts, at ang maximum na kasalukuyang ay nasa loob ng 50 mA. Ang output ng controller ay ma-overload, at ang transistor ay magpapakita ng Miller effect, at ang iyong circuit ay mabibigo nang napakabilis, dahil ang isang tao, alinman sa controller o ang transistor, ay unang mag-overheat.
Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang piliin ang tamang driver.
Ang driver ay isang pulse power amplifier at idinisenyo upang kontrolin ang mga switch ng kuryente. Ang mga driver ay maaaring magkahiwalay na mga upper at lower key, o pinagsama sa isang housing sa isang upper at lower key driver, halimbawa, tulad ng IR2110 o IR2113.
Batay sa impormasyong ipinakita sa itaas, kailangan nating pumili ng driver na may kakayahang mapanatili ang kasalukuyang transistor gate Ig = 622 mA.
Kaya, ang driver ng IR2011 ay angkop para sa amin, na may kakayahang suportahan ang kasalukuyang gate Ig = 1000 mA.
Kinakailangan din na isaalang-alang ang maximum na boltahe ng pag-load na lilipat ng mga switch. SA sa kasong ito ito ay katumbas ng 200 volts.
Susunod, napaka mahalagang parameter ay ang bilis ng pag-lock. Tinatanggal nito ang daloy ng mga agos sa mga push-pull circuit na ipinapakita sa figure sa ibaba, na nagdudulot ng mga pagkalugi at sobrang init.
Kung maingat mong basahin ang simula ng artikulo, pagkatapos ay mula sa data ng pasaporte ng transistor makikita mo na ang oras ng pagsasara ay dapat na mas mababa kaysa sa oras ng pagbubukas at, nang naaayon, ang kasalukuyang pag-off ay dapat na mas mataas kaysa sa kasalukuyang pagbubukas Kung> Sinabi ni Ir. Posible na magbigay ng isang mas malaking kasalukuyang pagsasara sa pamamagitan ng pagbabawas ng paglaban ng Rg, ngunit pagkatapos ay ang pagbubukas ng kasalukuyang ay tataas din, ito ay makakaapekto sa magnitude ng paglipat ng boltahe surge kapag lumilipat, depende sa rate ng kasalukuyang pagkabulok di/dt. Mula sa puntong ito ng view, ang pagtaas ng bilis ng paglipat ay higit sa lahat negatibong salik, binabawasan ang pagiging maaasahan ng device.
Sa kasong ito, sasamantalahin namin ang kahanga-hangang pag-aari ng mga semiconductor upang maipasa ang kasalukuyang sa isang direksyon, at mag-install ng diode sa gate circuit na magpapasa sa turn-off current ng transistor If.
Kaya, ang gate kasalukuyang Ir ay dadaloy sa risistor R1, at ang gate kasalukuyang If ay dadaloy sa diode VD1, at dahil ang paglaban ng p–n junction ng diode ay mas mababa kaysa sa paglaban ng risistor R1, kung gayon ang If>Ir . Upang matiyak na ang kasalukuyang turn-off ay hindi lalampas sa halaga nito, ikinonekta namin ang isang risistor sa serye na may diode, ang paglaban nito ay matutukoy sa pamamagitan ng pagpapabaya sa paglaban ng diode sa bukas na estado.
Kunin natin ang pinakamalapit na mas maliit mula sa karaniwang serye E24 R2=16 Ohm.
Ngayon tingnan natin kung ano ang ibig sabihin ng pangalan ng upper key driver at lower key driver.
Ito ay kilala na ang MOSFET at IGBT transistors ay kinokontrol ng boltahe, katulad ng gate-source voltage (Gate-Source) Ugs.
Ano ang upper at lower keys? Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng diagram ng kalahating tulay. Ang circuit na ito ay naglalaman ng mga upper at lower key, VT1 at VT2, ayon sa pagkakabanggit. Ang itaas na switch VT1 ay konektado sa pamamagitan ng drain sa positibong supply ng Vcc, at sa pamamagitan ng pinagmulan sa load at dapat na buksan sa pamamagitan ng isang boltahe na inilapat na may kaugnayan sa pinagmulan. Ang lower key, ang drain ay konektado sa load, at ang source ay konektado sa power supply negatibo (ground), at dapat na buksan sa pamamagitan ng boltahe na inilapat na may kaugnayan sa lupa.
At kung ang lahat ay napakalinaw sa mas mababang susi, ilapat ang 12 volts dito - bubukas ito, ilapat ang 0 volts dito - magsasara ito, pagkatapos ay para sa itaas na susi kailangan mo ng isang espesyal na circuit na magbubukas nito na may kaugnayan sa boltahe sa pinagmulan. ng transistor. Ang scheme na ito ay ipinatupad na sa loob ng driver. Ang kailangan lang natin ay magdagdag ng boost capacitance C2 sa driver, na sisingilin ng boltahe ng supply ng driver, ngunit nauugnay sa pinagmulan ng transistor, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba. Ito ay sa boltahe na ito na ang tuktok na susi ay mai-unlock.
Ang circuit na ito ay lubos na magagawa, ngunit ang paggamit ng isang booster capacitance ay nagbibigay-daan ito upang gumana sa makitid na mga saklaw. Ang kapasidad na ito ay sinisingil kapag ang mas mababang transistor ay bukas at hindi maaaring maging masyadong malaki kung ang circuit ay dapat gumana sa mataas na mga frequency, at hindi rin maaaring masyadong maliit kapag gumagana sa mababang frequency. Iyon ay, sa disenyo na ito, hindi namin maaaring panatilihing bukas ang itaas na switch nang walang katapusan; ito ay magsasara kaagad pagkatapos na ma-discharge ang kapasitor C2, ngunit kung gumamit kami ng mas malaking kapasidad, maaaring wala itong oras upang mag-recharge sa susunod na panahon ng operasyon ng transistor .
Naranasan namin ang problemang ito nang higit sa isang beses at madalas na kailangang mag-eksperimento sa pagpili ng kapasidad ng booster kapag binabago ang dalas ng paglipat o ang operating algorithm ng circuit. Ang problema ay nalutas sa paglipas ng panahon at napakasimple, sa pinaka maaasahan at "halos" murang paraan. Habang pinag-aaralan ang Technical Reference para sa DMC1500, naging interesado kami sa layunin ng P8 connector.
Ang pagkakaroon ng maingat na pagbabasa ng manu-manong at lubusang nauunawaan ang circuit ng buong drive, ito ay naging isang connector para sa pagkonekta ng isang hiwalay, galvanically isolated power supply. Ikinonekta namin ang minus ng power supply sa pinagmulan ng itaas na switch, at ang plus sa input ng Vb driver at ang positibong binti ng booster capacitance. Kaya, ang kapasitor ay patuloy na sinisingil, na ginagawang posible na panatilihing bukas ang itaas na susi hangga't kinakailangan, anuman ang estado ng mas mababang susi. Ang karagdagan na ito sa scheme ay nagbibigay-daan sa iyo upang ipatupad ang anumang key switching algorithm.
Bilang pinagmumulan ng kuryente para sa pag-charge ng booster capacitor, maaari mong gamitin ang alinman sa isang conventional transformer na may rectifier at isang filter, o isang DC-DC converter.
Ang artikulo ay nakatuon sa mga pagpapaunlad ng Electrum AV LLC para sa mga pang-industriyang aplikasyon, na ang mga katangian ay katulad ng mga modular na aparato na ginawa ng Semikron at CT Concept.
Mga modernong konsepto ng pag-unlad kapangyarihan electronics, ang antas ng teknolohikal na batayan ng modernong microelectronics ay tumutukoy sa aktibong pag-unlad ng mga system na binuo sa IGBT na mga aparato ng iba't ibang mga pagsasaayos at kapangyarihan. Sa programa ng estado na "Pambansa teknolohikal na base"Dalawang gawa ang nakatuon sa direksyon na ito sa pagbuo ng isang serye ng medium-power IGBT modules sa Kontur enterprise (Cheboksary) at isang serye ng high-power IGBT modules sa Kremniy enterprise (Bryansk). Kasabay nito, ang paggamit at pag-unlad ng mga sistema batay sa mga module ng IGBT ay limitado sa pamamagitan ng kakulangan ng mga domestic driver device para sa pagkontrol sa mga gate ng IGBT. May kaugnayan din ang problemang ito para sa mga high-power na field-effect transistor na ginagamit sa mga converter system na may mga boltahe hanggang 200 V.
Sa kasalukuyan, ang mga control device para sa high-power field-effect at IGBT transistors ay kinakatawan sa Russian "electronic" market ng Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron, at CT Concept. Ang mga produkto ng IR at Agilent ay naglalaman lamang ng isang transistor control signal generation device at mga proteksiyon na circuit at kinakailangan kapag nagtatrabaho sa mga transistor na may mataas na kapangyarihan o mataas na frequency para sa iyong aplikasyon karagdagang elemento: DC/DC converter ng kinakailangang kapangyarihan upang makabuo ng mga boltahe ng supply para sa mga yugto ng output, makapangyarihang mga yugto ng panlabas na output para sa pagbuo ng mga signal ng kontrol ng gate na may kinakailangang steepness ng mga gilid, mga elemento ng proteksyon (zener diodes, diodes, atbp.), mga elemento ng interface ng control system ( input logic, pagbuo ng mga control diagram para sa mga half-bridge device, optically isolated status signal ng estado ng kinokontrol na transistor, supply voltages, atbp.). Ang mga produkto ng Powerex ay nangangailangan din ng DC/DC converter, at ang mga karagdagang panlabas na bahagi ay kinakailangan para sa pagtutugma sa TTL, CMOS at fiber optics. Wala ring kinakailangang mga senyales ng katayuan na may galvanic isolation.
Ang pinaka-functional na kumpletong mga driver ay mula sa Semikron (SKHI series) at CT Concept (Standard o SCALE na mga uri). Ang mga driver ng CT Concept ng serye ng Standart at mga driver ng SKHI ay ginawa sa anyo ng mga naka-print na circuit board na may mga konektor para sa pagkonekta sa control system at kinokontrol na mga transistor na may mga kinakailangang elemento na naka-install sa kanila at may kakayahang mag-install ng mga elemento ng tuning ng consumer. Ang mga produkto ay magkatulad sa kanilang functional at parametric na mga tampok.
Ang hanay ng mga driver ng SKHI ay ipinapakita sa Talahanayan 1.
Talahanayan 1. Nomenclature ng SKHI drivers
| Uri ng driver ng Semikron | Bilang ng mga channel | Max boltahe upang kontrolin. transistor, V | Pagbabago ng boltahe ng gate, V | Max imp. labasan kasalukuyang, A | Max gate charge, µC | Dalas, kHz | Boltahe ng pagkakabukod, kV | DU/dt, kV/µs |
| SKHI 10/12 | 1 | 1200 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 10/17 | 1 | 1700 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 21A | 1 | 1200 | +15/–0 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A/22B | 2 | 1200 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A/H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 22V/H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 23/12 | 2 | 1200 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 23/17 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 24 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 5 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 26W | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 26F | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 27W | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 27F | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 61 | 6 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHI 71 | 7 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHIВS 01 | 7 | 1200 | +15/–8 | 1,5 | 0,75 | 20 | 2,5 | 15 |
Ang mga driver ng CT Concept SCALE ay batay sa isang pangunahing hybrid na pagpupulong at kasama ang mga pangunahing elemento para sa pagkontrol ng malakas na field-effect o IGBT transistor na naka-mount sa naka-print na circuit board, na may kakayahang mag-install ng mga kinakailangang elemento ng pagsasaayos. Nilagyan din ang board ng mga kinakailangang konektor at socket.
Ang hanay ng mga pangunahing hybrid SCALE na pagtitipon ng driver mula sa CT Concept ay ipinapakita sa Talahanayan 2.
Ang mga driver device na ginawa ng Electrum AV ay ganap na tapos, functionally complete device na naglalaman ng lahat mga kinakailangang elemento para sa kontrol ng gate malakas na transistor, pagbibigay mga kinakailangang antas koordinasyon ng kasalukuyan at potensyal na mga signal, tagal ng mga gilid at pagkaantala, pati na rin ang mga kinakailangang antas ng proteksyon ng mga kinokontrol na transistor kapag mapanganib na mga antas saturation voltage (kasalukuyang overload o short circuit) at hindi sapat na boltahe ng gate. Ang mga DC/DC converter at transistor output stage na ginamit ay mayroon mga kinakailangang kapasidad upang matiyak ang pagpapalit ng mga kinokontrol na transistor ng anumang kapangyarihan na may sapat na bilis upang matiyak ang kaunting pagkawala ng paglipat. Ang mga DC/DC converter at optocoupler ay may sapat na antas ng galvanic isolation para magamit sa mga high voltage system.
Talahanayan 2. Nomenclature ng basic hybrid SCALE driver assemblies mula sa CT Concept
| Uri ng driver mula sa CT Concept | Bilang ng mga channel | Boltahe ng supply ng driver, V | Max imp. kasalukuyang output, A | Max boltahe sa kontrol. transistor, V | Lakas ng output, W | Latency, ns | Boltahe ng pagkakabukod, V | du/dt, kV/μs | Pagpasok |
| IGD 508E | 1 | ±15 | ±8 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Mga Vol | |
| IGD 515E | 1 | ±15 | ±15 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Mga Vol | |
| IGD 608E | 1 | ±15 | ±8 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD608A1 17 | 1 | ±15 | ±8 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD 615A | 1 | ±15 | ±15 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD615A1 17 | 1 | ±15 | ±15 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 215A | 2 | ±15 | ±1.5 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 280A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD280A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 680A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD680A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 580 F | 2 | ±15 | ±8 | 2500 | 2,5 | 200 | 5000 | Mga Vol |
Ipapakita ng artikulong ito ang mga device na MD115, MD150, MD180 (MD115P, MD150P, MD180P) para sa pagkontrol sa mga solong transistor, pati na rin ang MD215, MD250, MD280 (MD215P, MD250P, MD280P) para sa pagkontrol ng mga half-bridge na device.
Driver module para sa single-channel IGBT at high-power field-effect transistors: MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, ID180P
Module ng driver MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, MD180P - hybrid pinagsamang circuit para sa pagkontrol sa mga IGBT at makapangyarihang field-effect transistor, kasama na kapag magkatugma ang mga ito. Ang module ay nagbibigay ng pagtutugma ng kasalukuyang at mga antas ng boltahe sa karamihan ng mga IGBT at high-power na field-effect transistor na may maximum na pinapayagang boltahe na hanggang 1700 V, proteksyon laban sa overload o short circuit, at laban sa hindi sapat na boltahe sa gate ng transistor. Ang driver ay bumubuo ng isang "alarm" na signal kapag ang operating mode ng transistor ay nilabag. Sa pamamagitan ng paggamit panlabas na elemento Ang driver operating mode ay naka-configure para sa pinakamainam na kontrol iba't ibang uri mga transistor. Ang driver ay maaaring gamitin upang magmaneho ng mga transistor na may "Kelvin" na mga output o upang kontrolin ang kasalukuyang gamit ang isang kasalukuyang sensing risistor. Ang MD115P, MD150P, MD180P na mga device ay naglalaman ng built-in na DC/DC converter upang paganahin ang mga yugto ng output ng driver. Ang mga device na MD115, MD150, MD180 ay nangangailangan ng panlabas na nakahiwalay na pinagmumulan ng kuryente.
I-pin ang takdang-aralin
1 - "emergency +" 2 - "emergency -" 3 - "input +" 4 - "input -" 5 - "U power +" (para lamang sa mga modelo na may index na "P") 6 - "U power -" ( para lamang sa mga modelo na may index na "P") 7 - "General" 8 - "+E power" 9 - "output" - transistor gate control 10 - "–E power" 11 - "forward" - saturation voltage control input ng kinokontrol na transistor 12 - "kasalukuyang" - input para sa pagsubaybay sa kasalukuyang dumadaloy sa kinokontrol na transistor
Mga module ng driver para sa dual-channel IGBT at power field-effect transistors IA215, IA250, IA280, IA215I, IA250I, IA280I
Driver modules MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P - isang hybrid integrated circuit para sa pagkontrol ng mga IGBT at malakas na field-effect transistors sa pamamagitan ng dalawang channel, parehong independyente at sa kalahating tulay na koneksyon, kabilang ang kapag parallel na koneksyon mga transistor. Ang driver ay nagbibigay ng pagtutugma ng kasalukuyang at mga antas ng boltahe sa karamihan ng mga IGBT at high-power na field-effect transistor na may sukdulan pinahihintulutang mga stress hanggang sa 1700 V, proteksyon laban sa mga overload o maikling circuit, hindi sapat na antas ng boltahe sa gate ng transistor. Ang mga input ng driver ay galvanically isolated mula sa power unit na may insulation voltage na 4 kV. Ang driver ay naglalaman ng mga panloob na DC/DC converter na bumubuo ng mga kinakailangang antas upang makontrol ang mga gate ng transistors. Ang aparato ay bumubuo ng mga kinakailangang signal ng katayuan na nagpapakilala sa operating mode ng mga transistor, pati na rin ang pagkakaroon ng kapangyarihan. Gamit ang mga panlabas na elemento, ang driver operating mode ay nababagay para sa pinakamainam na kontrol ng iba't ibang uri ng transistors.
Talahanayan 4. Pin pagtatalaga ng dual-channel IGBT driver module at power field-effect transistors
| Pin no. | Pagtatalaga | Function | Pin no. | Pagtatalaga | Function |
| 14 | ВХ1 “+” | Channel 1 direktang control input | 15 | IR | Pagsukat ng kolektor para sa pagsubaybay sa saturation boltahe sa kinokontrol na transistor ng unang channel |
| 13 | ВХ1 “–” | Inverse control input ng unang channel | 16 | IR1 | Saturation voltage control input na may adjustable threshold at blocking time ng unang channel |
| 12 | ST "+E pit" | Katayuan ng supply boltahe ng yugto ng output ng unang channel | 17 | Out2 | Transistor gate control output na may adjustable turn-on time ng kinokontrol na transistor ng unang channel |
| 11 | NW | Input para sa pagkonekta ng karagdagang kapasitor (pagtatakda ng oras ng pagkaantala ng turn-on) ng unang channel | 18 | Out1 | Transistor gate control output na may adjustable turn-off time ng kinokontrol na transistor ng unang channel |
| 10 | ST | Output ng alarma sa status sa kinokontrol na transistor ng unang channel | 19 | –E hukay | |
| 9 | BLOCK | I-lock ang input | 20 | Heneral | Magbigay ng mga output ng boltahe ng seksyon ng kapangyarihan ng driver ng unang channel |
| 8 | Hindi kasali | 21 | +E hukay | Magbigay ng mga output ng boltahe ng seksyon ng kapangyarihan ng driver ng unang channel | |
| 7 | +5V | 22 | +E hukay" | ||
| 6 | Input para sa pagkonekta ng kapangyarihan sa input circuit | 23 | heneral" | Mag-supply ng mga output ng boltahe ng power section ng pangalawang channel driver | |
| 5 | ВХ2 “+” | Channel 2 direktang control input | 24 | -E hukay" | Mag-supply ng mga output ng boltahe ng power section ng pangalawang channel driver |
| 4 | ВХ2 “–” | Inverse control input ng pangalawang channel | 25 | Out1" | Transistor gate control output na may adjustable turn-on time ng kinokontrol na transistor ng pangalawang channel |
| 3 | ST “+E pit”9 | Katayuan ng boltahe ng supply ng yugto ng output ng pangalawang channel | 26 | Out2" | Transistor gate control output na may adjustable turn-off time ng kinokontrol na transistor ng pangalawang channel |
| 2 | Sz9 | Input para sa pagkonekta ng karagdagang kapasitor (pagtatakda ng oras ng pagkaantala ng paglipat) ng pangalawang channel | 27 | IK1" | Saturation voltage control input na may adjustable threshold at blocking time ng pangalawang channel |
| 1 | ST9 | Output ng alarma sa status sa kinokontrol na transistor ng pangalawang channel | 28 | IR" | Pagsukat ng kolektor para sa pagsubaybay sa saturation boltahe sa kinokontrol na transistor ng pangalawang channel |
Ang mga device ng parehong uri MD1ХХХ at MD2ХХХ ay nagbibigay ng henerasyon ng mga transistor gate control signal na may hiwalay na adjustable na mga halaga ng charging at discharge currents, na may kinakailangang mga dynamic na parameter, nagbibigay ng kontrol sa boltahe at proteksyon ng mga transistor gate sa kaganapan ng hindi sapat o labis na boltahe sa sila. Sinusubaybayan ng parehong uri ng mga device ang saturation voltage ng kinokontrol na transistor at nagsasagawa ng maayos na emergency load shutdown sa mga kritikal na sitwasyon, na bumubuo ng signal ng optocoupler na nagpapahiwatig nito. Bilang karagdagan sa mga pag-andar na ito, ang mga aparato ng serye ng MD1XXX ay may kakayahang kontrolin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang kinokontrol na transistor gamit ang isang panlabas na risistor sa pagsukat ng kasalukuyang - isang "shunt". Ang mga naturang resistors, na may mga resistensya mula 0.1 hanggang ilang mOhms at mga kapangyarihan ng sampu at daan-daang W, na ginawa sa mga ceramic base sa anyo ng mga nichrome o manganin strips ng tumpak na geometry na may adjustable nominal na mga halaga, ay binuo din ng Electrum AV LLC. Higit pa detalyadong impormasyon ang tungkol sa mga ito ay matatagpuan sa website www.orel.ru/voloshin.
Talahanayan 5. Mga pangunahing parameter ng kuryente
| Input circuit | ||||
| min. | uri. | Max. | ||
| Supply boltahe, V | 4,5 | 5 | 18 | |
| Kasalukuyang pagkonsumo, mA | hindi hihigit sa 80 na walang load hindi hihigit sa 300 mA na may load | |||
| Logic ng input | CMOS 3–15 V, TTL | |||
| Kasalukuyan sa control input, mA | hindi hihigit sa 0.5 | |||
| Output boltahe st, V | hindi hihigit sa 15 | |||
| Output kasalukuyang st, mA | hindi bababa sa 10 | |||
| Output circuit | ||||
| Ang pinakamataas na kasalukuyang output, A | ||||
| MD215 | hindi hihigit sa 1.5 | |||
| MD250 | hindi hihigit sa 5.0 | |||
| MD280 | hindi hihigit sa 8.0 | |||
| Average na kasalukuyang output, mA | hindi hihigit sa 40 | |||
| Pinakamataas na dalas ng paglipat, kHz | hindi bababa sa 100 | |||
| Rate ng pagbabago ng boltahe, kV/µs | hindi bababa sa 50 | |||
| Pinakamataas na boltahe sa kinokontrol na transistor, V | hindi bababa sa 1200 | |||
| DC/DC converter | ||||
| Output na boltahe, V | hindi bababa sa 15 | |||
| Kapangyarihan, W | hindi bababa sa 1 hindi bababa sa 6 (para sa mga modelong may index M) | |||
| Kahusayan | hindi bababa sa 80% | |||
| Mga dinamikong katangian | ||||
| Antalahin ang input output t on, µs | hindi hihigit sa 1 | |||
| Pagkaantala proteksiyon na pagsasara t off,μs | hindi hihigit sa 0.5 | |||
| Pagkaantala sa pag-on ng katayuan, μs | hindi hihigit sa 1 | |||
| Oras ng pagbawi pagkatapos ma-trigger ang proteksyon, μs | hindi hihigit sa 10 | |||
| hindi bababa sa 1 (itinakda ng mga kapasidad Сt,Сt") | ||||
| Oras ng pagtugon ng circuit ng proteksyon ng boltahe ng saturation kapag naka-on ang transistor tblock, µs | hindi bababa sa 1 | |||
| Mga boltahe ng threshold | ||||
| min. | uri. | Max. | ||
| Threshold ng proteksyon para sa hindi sapat na supply ng kuryente E, V | 10,4 | 11 | 11,7 | |
| Tinitiyak ng saturation voltage protection circuit ng kinokontrol na transistor na ang output ay naka-off at ang CT signal ay nabuo sa isang boltahe sa input na "IR", V | 6 | 6,5 | 7 | |
| Pagkakabukod | ||||
| Ang boltahe ng paghihiwalay ng mga signal ng kontrol na nauugnay sa mga signal ng kuryente, V | hindi bababa sa 4000 AC boltahe | |||
| DC/DC converter insulation voltage, V | hindi bababa sa 3000 DC boltahe | |||
Pinapayagan ka ng mga iminungkahing driver na kontrolin ang mga transistor gamit ang mataas na dalas(hanggang sa 100 kHz), na nagbibigay-daan sa pagkamit ng napakataas na kahusayan ng mga proseso ng conversion.
Ang mga aparato ng serye ng MD2ХХХ ay may built-in na input logic block na nagbibigay-daan sa iyo upang makontrol ang mga signal na may iba't ibang mga halaga mula 3 hanggang 15 V (CMOS) at karaniwang mga antas ng TTL, habang nagbibigay ng magkaparehong antas ng mga signal ng kontrol ng transistor gate at bumubuo ng isang tagal ng pagkaantala ng paglipat ng itaas at mas mataas na mga boltahe, adjustable gamit ang mga panlabas na capacitor sa ibabang braso ng kalahating tulay, na nagsisiguro sa kawalan ng sa pamamagitan ng mga alon.
Mga tampok ng paggamit ng mga driver gamit ang halimbawa ng MD2ХХХ device
Maikling pangkalahatang-ideya
Ang mga module ng driver na MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P ay mga universal control module na idinisenyo para sa paglipat ng mga IGBT at high-power na field-effect transistors.
Ang lahat ng mga uri ng MD2ХХХ ay may magkatugmang mga contact at naiiba lamang sa antas ng pinakamataas na kasalukuyang pulso.
Ang mga uri ng MD na may mas mataas na kapangyarihan - Ang MD250, MD280, MD250P, MD280P ay angkop na angkop para sa karamihan ng mga module o ilang parallel-connected transistor na ginagamit sa mataas na frequency.
Ang mga module ng driver ng serye ng MD2ХХХ ay kumpletong solusyon mga problema sa kontrol at proteksyon para sa mga IGBT at power field-effect transistor. Actually wala karagdagang mga bahagi ay hindi kinakailangan sa alinman sa mga bahagi ng input o output.
Aksyon
Ang mga module ng driver MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P para sa bawat isa sa dalawang channel ay naglalaman ng:
- isang input circuit na nagbibigay ng pagtutugma ng mga antas ng signal at isang proteksiyon na pagkaantala sa paglipat;
- electrical isolation sa pagitan ng input circuit at ng power (output) na bahagi;
- transistor gate control circuit; sa isang bukas na transistor;
- circuit para sa pagsubaybay sa antas ng boltahe ng supply ng bahagi ng kapangyarihan ng driver;
- power amplifier;
- proteksyon laban sa mga pagtaas ng boltahe sa bahagi ng output ng driver;
- electrically isolated voltage source - DC//DC converter (para lang sa mga module na may index P)
Ang parehong mga channel ng driver ay gumagana nang hiwalay sa bawat isa.
Salamat sa electrical isolation na ibinigay ng mga transformer at optocoupler (napapailalim sa test voltage na 2650 V AC sa 50 Hz para sa 1 minuto) sa pagitan ng input circuit at power section, pati na rin ang napakataas na boltahe na slew rate na 30 kV/µs , ang mga module ng driver ay ginagamit sa mga circuit na may malalaking potensyal na boltahe at malalaking potensyal na pagtalon na nagaganap sa pagitan ng bahagi ng kapangyarihan at ng control circuit.
Ang napakaikling mga oras ng pagkaantala ng mga driver ng serye ng MD2XXX ay nagbibigay-daan sa mga ito na magamit sa mga supply ng kuryente na may mataas na dalas, mga nagko-convert ng mataas na dalas at mga nagko-convert ng resonance. Salamat sa kanilang napakaikling oras ng pagkaantala, ginagarantiyahan nila ang walang problemang operasyon sa panahon ng kontrol ng tulay.
Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga driver ng serye ng MD2XXX ay isang garantiya maaasahang proteksyon kinokontrol na mga transistor ng kapangyarihan mula sa maikling circuit at labis na karga. Ang emergency na estado ng transistor ay tinutukoy gamit ang boltahe sa kolektor ng power transistor sa bukas na estado. Kung lumampas ang isang threshold na tinukoy ng user, ang power transistor ay mag-o-off at mananatiling hindi pinagana hanggang sa matapos ang aktibong antas ng signal sa control input. Pagkatapos nito, maaaring i-on muli ang transistor sa pamamagitan ng paglalapat ng aktibong antas sa control input. Ang konsepto ng proteksyon na ito ay malawakang ginagamit upang mapagkakatiwalaang protektahan ang mga IGBT.
Functional na pagtatalaga ng mga pin
Mga Pin 14 (VX1 “+”), 13 (VX1 “–”)
Ang mga pin 13 at 14 ay ang mga input ng kontrol ng driver. Isinasagawa ang kontrol sa pamamagitan ng paglalapat ng mga lohikal na antas ng TTL sa kanila. Ang input na In1 "+" ay direkta, iyon ay, kapag ang isang lohikal na 1 ay inilapat dito, ang power transistor ay bubukas, at kapag ang isang 0 ay inilapat, ito ay nagsasara. Ang input na In1 "–" ay kabaligtaran, iyon ay, kapag ang lohikal na 1 ay inilapat dito, ang power transistor ay nagsasara, at kapag ang 1 ay inilapat, ito ay bubukas. Karaniwan, ang In1 “–” ay konektado sa karaniwang conductor ng input na bahagi ng driver, at ito ay kinokontrol gamit ang In1 “+” input. Ang inverting at non-inverting na koneksyon ng driver ay ipinapakita sa Fig. 10.
Ipinapakita sa talahanayan 6 ang diagram ng estado ng isang channel ng driver.
Ang elektrikal na paghihiwalay sa pagitan ng mga bahagi ng input at output ng driver sa mga pin na ito ay isinasagawa gamit ang mga optocoupler. Salamat sa kanilang paggamit, ang posibilidad ng impluwensya ng mga lumilipas na proseso na nagaganap sa power transistor sa control circuit ay inalis.
Talahanayan 6. State diagram ng isang channel ng driver
| Sa1+ | Sa 1– | Boltahe ng transistor gate | Transistor saturation voltage >normal | St | St "+E pit" | Out |
| X | X | + | X | X | L | L |
| x | x | x | + | l | N | l |
| l | x | x | x | x | N | l |
| x | H | x | x | x | H | l |
| H | l | - | - | H | H | H |
Ang input circuit ay may built-in na proteksyon na pumipigil sa parehong power transistors ng half-bridge na bumukas nang sabay-sabay. Kung ang isang aktibong signal ng kontrol ay inilapat sa mga input ng kontrol ng parehong mga channel, ang circuit ay haharangin at ang parehong mga transistor ng kuryente ay isasara.
Ang mga module ng driver ay dapat na matatagpuan nang mas malapit hangga't maaari sa mga transistor ng kapangyarihan at konektado sa kanila gamit ang pinakamaikling posibleng conductor. Ang mga input na In1 “+” at In1 “–” ay maaaring ikonekta sa control at monitoring circuit na may mga conductor na hanggang 25 cm ang haba.
Bukod dito, ang mga konduktor ay dapat tumakbo nang magkatulad. Bilang karagdagan, ang mga input na In1 "+" at In1 "–" ay maaaring konektado sa control at monitoring circuit gamit ang isang twisted pair. Karaniwang konduktor sa input circuit dapat palaging konektado nang hiwalay para sa parehong mga channel upang matiyak ang maaasahang pagpapadala ng mga control pulse.
Isinasaalang-alang na ang maaasahang paghahatid ng mga control pulse ay nangyayari sa kaso ng isang napakahabang pulso, ang kumpletong pagsasaayos ay dapat suriin sa kaso ng isang minimally maikling control pulse.
Pin 12 (ST “+E pit”)
Ang Pin 12 ay isang status output na nagpapatunay sa pagkakaroon ng power (+18 V) sa output (power) na bahagi ng driver. Ito ay binuo ayon sa isang bukas na circuit ng kolektor. Sa normal na operasyon driver (ang pagkakaroon ng kapangyarihan at ang sapat na antas nito), ang status pin ay konektado sa karaniwang pin ng control circuit gamit ang isang bukas na transistor. Kung ang status pin na ito ay konektado ayon sa diagram na ipinapakita sa Fig. 11, kung gayon ang isang emergency na sitwasyon ay tumutugma sa isang mataas na antas ng boltahe dito (+5 V). Ang normal na operasyon ng driver ay tumutugma sa isang mababang antas ng boltahe sa pin ng status na ito. Ang karaniwang halaga ng kasalukuyang dumadaloy sa status pin ay tumutugma sa 10 mA, samakatuwid, ang halaga ng risistor R ay kinakalkula gamit ang formula R = U / 0.01,
kung saan ang U ay ang supply boltahe. Kapag ang supply boltahe ay bumaba sa ibaba 12 V, ang power transistor ay naka-off at ang driver ay naharang.
Pin 11 (Сз)
Ang isang karagdagang kapasitor ay konektado sa pin 11, na nagpapataas ng oras ng pagkaantala sa pagitan ng input at output pulse tonelada sa driver. Bilang default (nang walang karagdagang kapasitor) sa oras na ito ay eksaktong 1 µs, dahil sa kung saan ang driver ay hindi tumutugon sa mga pulso na mas maikli sa 1 µs (proteksyon mula sa ingay ng salpok). Ang pangunahing layunin ng pagkaantala na ito ay upang maalis ang paglitaw ng sa pamamagitan ng mga alon na nagmumula sa kalahating tulay. Sa pamamagitan ng mga alon ay nagdudulot ng pag-init ng mga transistor ng kuryente, pag-activate ng proteksyong pang-emergency, pagtaas ng kasalukuyang pagkonsumo, at pagkasira ng kahusayan ng circuit. Sa pamamagitan ng pagpapakilala ng pagkaantala na ito, ang parehong mga channel ng isang half-bridge loaded driver ay maaaring himukin ng isang square wave signal.
Halimbawa, ang 2MBI 150 module ay may turn-off na delay na 3 µs, samakatuwid, upang maiwasan ang paglitaw ng through currents sa module kapag pinagsamang pamamahala channel, kailangan mong mag-install ng karagdagang kapasidad na hindi bababa sa 1200 pF sa parehong mga channel.
Upang mabawasan ang impluwensya ng ambient temperature sa oras ng pagkaantala, kinakailangan na pumili ng mga capacitor na may mababang TKE.
Pin 10 (ST)
Ang Pin 10 ay ang status output ng isang alarma sa power transistor ng unang channel. Mataas lohikal na antas ang output ay tumutugma sa normal na operasyon ng driver, at mababang antas- aksidente. Ang isang aksidente ay nangyayari kapag ang saturation boltahe sa power transistor ay lumampas sa antas ng threshold. Ang maximum na kasalukuyang dumadaloy sa output ay 8 mA.
Pin 9 (BLOCK)
Ang Pin 6 ay ang input ng kontrol ng driver. Kapag ang isang lohikal na yunit ay inilapat dito, ang operasyon ng driver ay naharang at isang blocking boltahe ay ibinibigay sa mga power transistors. Ang pag-block ng input ay karaniwan sa parehong mga channel. Para sa normal na operasyon ng driver, isang lohikal na zero ang dapat ilapat sa input na ito.
Hindi ginagamit ang Pin 8.
Mga Pin 7 (+5 V) at 6 (karaniwan)
Ang mga pin 6 at 7 ay mga input para sa pagkonekta ng kapangyarihan sa driver. Ang kapangyarihan ay ibinibigay mula sa isang mapagkukunan na may kapangyarihan na 8 W at isang output boltahe na 5 ± 0.5 V. Ang kapangyarihan ay dapat na konektado sa driver na may maikling conductors (upang mabawasan ang mga pagkalugi at dagdagan ang kaligtasan sa ingay). Kung ang pagkonekta ng mga konduktor ay may haba na higit sa 25 cm, kinakailangan na maglagay ng mga capacitor na pumipigil sa ingay (ceramic capacitor na may kapasidad na 0.1 μF) sa pagitan ng mga ito nang mas malapit hangga't maaari sa driver.
Pin 15 (IR)
Ang Pin 15 (measuring collector) ay konektado sa kolektor ng power transistor. Sa pamamagitan nito, ang boltahe sa bukas na transistor ay kinokontrol. Sa kaganapan ng isang maikling circuit o labis na karga, ang boltahe sa bukas na transistor ay tumataas nang husto. Kapag ang halaga ng boltahe ng threshold sa kolektor ng transistor ay lumampas, ang power transistor ay naka-off at ang status ng ST alarm ay na-trigger. Ang mga diagram ng oras ng mga prosesong nagaganap sa driver kapag na-trigger ang proteksyon ay ipinapakita sa Fig. 7. Ang threshold ng pagtugon sa proteksyon ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga diode na konektado sa serye, at ang halaga ng threshold ng boltahe ng saturation ay U us. por.=7 –n U pr.VD, kung saan ang n ay ang bilang ng mga diode, ang U pr.VD ay ang pagbaba ng boltahe sa bukas na diode. Kung ang power transistor ay pinapagana mula sa 1700 V source, kinakailangang mag-install ng karagdagang diode na may breakdown voltage na hindi bababa sa 1000 V. Ang cathode ng diode ay konektado sa collector ng power transistor. Maaaring isaayos ang oras ng pagtugon sa proteksyon gamit ang pin 16-IK1.
Pin 16 (IC1)
Ang Pin 16 (measuring collector), hindi tulad ng pin 15, ay walang built-in na diode at isang limiting resistor. Kinakailangan na ikonekta ang isang kapasitor, na tumutukoy sa oras ng pagtugon ng proteksyon batay sa boltahe ng saturation sa isang bukas na transistor. Ang pagkaantala na ito ay kinakailangan upang maiwasan ang interference na makaapekto sa circuit. Sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang kapasitor, ang oras ng pagtugon ng proteksyon ay tumataas sa proporsyon sa kapasidad ng pagharang t = 4 C U us. por., kung saan ang C ay ang kapasidad ng kapasitor, pF. Binubuo ang oras na ito sa panloob na oras ng pagkaantala ng driver t off (10%) = 3 μs. Bilang default, ang driver ay naglalaman ng capacitance C = 100 pF, samakatuwid, ang pagkaantala ng pagtugon sa proteksyon ay t = 4 100 6.3 + t off (10%) = 5.5 μs. Kung kinakailangan, ang oras na ito ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pagkonekta ng kapasidad sa pagitan ng pin 16 at ang karaniwang power supply wire ng power unit.
Pins 17 (out. 2) at 18 (out. 1)
Ang mga pin 17 at 18 ay mga output ng driver. Ang mga ito ay idinisenyo upang ikonekta ang mga transistor ng kuryente at ayusin ang kanilang oras ng pag-on. Ang Pin 17 (out. 2) ay nagbibigay ng positibong potensyal (+18 V) sa gate ng kinokontrol na module, at ang pin 18 (out. 1) ay nagbibigay ng negatibong potensyal (–5 V). Kung kinakailangan upang matiyak ang matarik na mga gilid ng kontrol (mga 1 μs) at hindi masyadong mataas na kapangyarihan ng pagkarga (dalawang 2MBI 150 na mga module na konektado nang magkatulad), ito ay pinahihintulutan direktang koneksyon ang mga output na ito gamit ang mga control pin ng mga module. Kung kailangan mong higpitan ang mga gilid o limitahan ang kasalukuyang kontrol (sa kaso ng mabigat na pagkarga), kung gayon ang mga module ay dapat na konektado sa mga pin 17 at 18 sa pamamagitan ng paglilimita sa mga resistor.
Kung ang boltahe ng saturation ay lumampas sa antas ng threshold, ang isang proteksiyon na makinis na pagbaba sa boltahe ay nangyayari sa gate ng control transistor. Oras na upang bawasan ang boltahe sa gate ng transistor sa antas na 90%t off (90%) = 0.5 μs, sa antas na 10%t off (10%) = 3 μs. Ang isang maayos na pagbaba sa boltahe ng output ay kinakailangan upang maalis ang posibilidad ng isang paggulong ng boltahe.
Pins 19 (–E supply), 20 (Common) at 21 (+E supply)
Ang mga pin 19, 20 at 21 ay ang mga power output ng seksyon ng kapangyarihan ng driver. Ang mga pin na ito ay tumatanggap ng boltahe mula sa driver ng DC/DC converter. Sa kaso ng paggamit ng mga driver tulad ng MD215, MD250, MD280 na walang built-in na DC/DC converter, kumonekta dito panlabas na mapagkukunan supply ng kuryente: 19 pin –5 V, 20 pin - karaniwan, 21 pin +18 V para sa kasalukuyang hanggang 0.2 A.
Pagkalkula at pagpili ng driver
Ang paunang data para sa pagkalkula ay ang input capacitance ng module C in o ang katumbas na charge Q in, input impedance module R input, boltahe swing sa module input U = 30 V (ibinigay sa impormasyon sa sanggunian modulo), maximum dalas ng pagpapatakbo, kung saan tumatakbo ang f max module.
Kailangang hanapin kasalukuyang impulse dumadaloy sa control input ng Imax module, pinakamataas na kapangyarihan DC/DC converter P.
Ipinapakita ng Figure 16 ang katumbas na circuit ng module input, na binubuo ng isang gate capacitance at isang limiting resistor.
Kung ang singil na Qin ay tinukoy sa pinagmumulan ng data, kailangan itong muling kalkulahin sa katumbas na input capacitance Cin =Qin /D U.
Ang reactive power na inilalaan sa input capacitance ng module ay kinakalkula ng formula Рс =f Q input D U. Ang kabuuang kapangyarihan ng driver DC/DC converter P ay ang kabuuan ng power na natupok ng output stage ng driver Рout , at reaktibong kapangyarihan, na inilaan sa input capacitance ng module Рс: Р =Р out + Рс.
Ang dalas ng pagpapatakbo at pag-indayog ng boltahe sa input ng module ay kinuha na pinakamataas sa mga kalkulasyon samakatuwid, ang pinakamataas na posibleng kapangyarihan ng DC/DC converter sa panahon ng normal na operasyon ng driver ay nakuha.
Alam ang paglaban ng naglilimita sa risistor R, maaari mong mahanap ang kasalukuyang pulso na dumadaloy sa driver: I max = D U/R.
Batay sa mga resulta ng pagkalkula, maaari mong piliin ang pinakamainam na driver na kailangan para makontrol ang power module.
